圆钢管K型相贯节点焊缝应力分布规律研究

圆钢管相贯节点具有构造简单、加工方便、外表美观等优点,已在钢结构工程中得到广泛应用。相贯焊缝在节点受力过程中应力分布较为复杂,应力集中处易较早屈服,影响节点整体承载性能。对相贯节点焊缝应力分布规律进行研究,可以预测相贯节点在失效破坏前焊缝屈服萌生位置和扩展趋势。本文结合某钢结构工程K型相贯节点,建立有限元模型,分析不同角度和焊脚高度的K型相贯节点在承受轴向力作用下其焊缝应力的分布规律。通过对模拟结果的分析,得出焊缝应力分布特点和影响因素。

带球冠形脱空缺陷的圆钢管混凝土T型相贯节点的滞回性能研究

为研究球冠形脱空缺陷对圆钢管混凝土T型相贯节点抗震性能的影响,以脱空率、支主管直径比和主管径厚比为主要试验参数,完成了18个圆钢管混凝土T型节点试件在主管承受恒定轴向拉力和支管承受往复轴向荷载作用下的滞回性能试验,考察了球冠形脱空缺陷对其失效模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度和耗能的影响规律。建立了有限元分析模型,分析了球冠形脱空缺陷对主管钢管与核心混凝土之间接触应力发展的影响规律,开展了脱空率、支主管直径比、主管径厚比、混凝土强度、钢材强度和轴拉比等参数对节点受拉承载力影响的参数分析。结果表明:球冠形脱空缺陷的存在会改变节点的失效模式,导致节点的承载力、刚度和耗能能力均有不同程度的降低,并削弱主管钢管与混凝土之间的相互作用,影响节点的荷载传递机制。最后,提出了考虑球冠形脱空缺陷影响的圆钢管混凝土T型节点受拉承载力折减公式。

环氧树脂混凝土装配式桁架下弦K型节点力学试验及有限元分析

通过静力试验研究了环氧树脂混凝土装配式桁架下弦K型节点的破坏形态、承载能力和节点板的应力与应变分布情况,并进行了有限元模拟分析。结果表明:环氧树脂混凝土下弦K型节点在下弦杆靠近节点板的两侧出现5条竖直裂缝,最终节点板左侧下弦杆处的竖直裂缝前后贯通,弦杆发生拉弯破坏,节点的极限承载力为421.5 kN;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模拟的可靠性。

高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能试验研究

为研究高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能,以温度值、恒温时间为变化参数,设计了4个T型节点试件进行了高温后低周往复加载试验。通过试验观测了T型节点试件的破坏过程,同时获取了试件升温曲线、滞回曲线、骨架曲线、延性指标、承载力及刚度退化曲线等,并由此分析了节点破坏机理、承载能力以及抗震性能。试验结果表明:受到低周往复荷载作用后试件的破坏模式均表现为节点板的弯剪破坏,滞回曲线不饱满;高温后试件极限承载力随着恒温时间的增加而减少;与常温下的铝合金T型节点试件相比,经历高温后的试件刚度退化幅度及延性增加;螺栓滑移可增加试件耗能,但摩擦力在滑移阶段初期对常温试件产生不利影响。

环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点滞回性能试验研究

为研究环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点的抗震性能,完成了12根节点试件在主管受恒定轴拉力与支管受轴向往复荷载作用下的滞回试验,基于试件破坏模式、荷载-位移滞回关系和应变发展考察了采用环口板加强带脱空缺陷T型节点试件的效果,并对比分析支主管直径比和主管径厚比对试件加强效果的影响。试验结果表明:采用环口板加强T型节点有效抑制了脱空缺陷导致的主管塑性变形,并实现带缺陷T型节点承载力、刚度、延性和耗能能力的完全恢复,甚至优于相应的无脱空试件,其中加强试件的承载力较带脱空缺陷试件提升12.6%以上,较无脱空试件提升6.5%以上,表明经合理设计的环口板加强措施能够弥补脱空缺陷对节点抗震性能的不利影响。

复合材料T型节点强度直接计算模型研究

针对T型节点强度预测大多是通过试验进行,但试验测试存在周期长、成本高等问题,特别是对节点进行尺寸优化后再次进行试验效率较低,有必要针对复合材料T型节点直接计算模型进行研究,实现对T型节点强度的快速校核。因此以复合材料T型节点作为研究对象,参考相关规范确定节点直接计算模型的边界条件、尺寸以及强度校核标准,得到一个用于T型节点强度校核的直接计算模型。

基于PI3K/Akt通路探讨黄芪总皂苷对2型糖尿病大鼠肌少症的影响

目的探讨黄芪总皂苷对2型糖尿病(T2DM)大鼠肌少症的改善作用。方法将大鼠分为正常组和造模组,造模组大鼠采用高糖高脂饮食结合腹腔注射STZ构建T2DM模型,造模成功的大鼠随机分为模型组、二甲双胍组(0.2 g/kg)和黄芪总皂苷组(80 mg/kg),灌胃给予相应剂量药物。给药12周后测定大鼠FBG、餐后2小时血糖(PG2h)和骨骼肌湿重;ELISA法检测血清INS、C肽(C-P)、IGF-1、TNF-α和IL-1β水平;HE染色观察骨骼肌形态变化;Western blot法检测骨骼肌PI3K、p-Akt、mTOR、S6K1、FoxO1、Murf1蛋白表达;RT-qPCR法检测骨骼肌Pi3k、Akt、mtor mRNA表达。结果与模型组比较,黄芪总皂苷组大鼠FBG、PG2h、OGTT-AUC、HOMA-IR、TNF-α和IL-1β水平降低(P<0.01),INS、C-P、IGF-1水平和骨骼肌湿重升高(P<0.05,P<0.01),骨骼肌萎缩程度改善;骨骼肌PI3K、p-Akt、mTOR、S6K1蛋白表达升高(P<0.05,P<0.01),FoxO1、Murf1蛋白表达降低(P<0.05,P<0.01),Pi3k、Akt、mtor mRNA表达升高(P<0.01)。结论黄芪总皂苷对T2DM大鼠肌少症有改善作用,该作用可能与调控PI3K/Akt/mTOR及PI3K/Akt/FoxO1通路有关。

过表达M2型肿瘤相关巨噬细胞TIA1基因通过调控PI3K/AKT信号通路抑制胃癌细胞侵袭和迁移

目的:探讨过表达M2型肿瘤相关巨噬细胞(M2-TAMs)T淋巴细胞内抗原1(TIA1)基因对胃癌BGC-823细胞侵袭和迁移的影响及其机制。方法:从胃癌组织中提取原代TAMs,采用IL-4和IL-13刺激TAMs诱导分化成M2-TAMs,再将TIA1基因过表达质粒(oe-TIA1)及其空载质粒(Vector)转染至M2-TAMs中,采用qRT-PCR和Western blot检测细胞中TIA1 mRNA和蛋白表达水平;流式细胞术检测细胞中CD206和CD163表达水平;ELISA检测细胞培养上清液中IL-10、TGF-β、VEGF-A和Arg-1水平。通过Transwell共培养体系将转染后的M2-TAMs与胃癌BGC-823细胞共培养,并联用PI3K激动剂740Y-P进行干预,采用划痕实验检测细胞迁移能力;Transwell实验检测细胞侵袭能力;Western blot检测细胞中PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、MMP-2和MMP-9等蛋白表达水平。结果:①与原代TAMs比较,M2-TAMs中CD206和CD163表达水平及细胞培养上清液中IL-10、TGF-β、VEGF-A和Arg-1水平均显著升高(P<0.05),而TIA1 mRNA和蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。TIA1基因过表达可显著降低M2-TAMs中CD206和CD163表达水平及细胞培养上清液中IL-10、TGF-β、VEGF-A和Arg-1水平(P<0.05)。②M2-TAMs中过表达TIA1基因可显著降低BGC-823细胞迁移和侵袭能力及p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、MMP-2和MMP-9等蛋白表达水平(P<0.05)。③740Y-P可显著逆转M2-TAMs中过表达TIA1基因对BGC-823细胞迁移、侵袭及PI3K/AKT信号通路的抑制作用。结论:过表达M2-TAMs中TIA1基因表达可通过阻断PI3K/AKT信号通路影响胃癌细胞侵袭和迁移。

基于焊缝模拟的圆钢管K型、T型节点承载力分析

通过焊材材性试验得到焊材本构模型,分别建立不考虑焊缝模拟、焊缝采用壳单元模拟、焊缝采用实体单元模拟的圆钢管K型及T型节点有限元分析模型,进行节点的有限元分析,并与已有文献试验结果进行对比分析。结果表明：采用实体单元模拟焊缝,节点破坏模式和承载力更接近试验结果,均是支管局部破坏和主管管壁破坏。将焊材和母材材性区别考虑进行焊缝模拟得到的节点承载力值更接近试验值。同时,区别焊材与母材材性建立的有限元模型分析表明：K型搭接节点隐藏焊缝焊接以及隐藏焊缝不焊接时贯通支管受拉将影响节点破坏模式。采用上述分析得到的最优有限元分析模型进行K型搭接节点参数分析,并拟合得出考虑节点参数影响的4类搭接节点承载力计算式,通过试验值校验后发现吻合程度良好。

椭圆钢管T型节点应力集中系数分析

为预测椭圆管节点的疲劳性能,优化节点构造设计,以椭圆钢管T型节点为切入点,采用数值模拟方法分析了长轴-长轴、长轴-短轴、短轴-短轴3种可能的连接形式在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下节点的热点应力位置和应力集中系数,同时分析了管壁厚度对应力集中系数的影响。结果表明:进行椭圆钢管节点热点应力试验测点应重点布置于鞍部;在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下,管壁厚度越小,应力集中系数越大;从节点的抗疲劳性能和经济性出发,面外受弯时,建议椭圆钢管节点构造设计以长轴-长轴为主,轴拉和面内受弯时,建议以短轴-短轴为主。

矩形钢管K型节点复合型应力强度因子计算方法研究

相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩形钢管K型节点有限元建模方法,并与试验进行验证;通过参数分析,研究节点和裂纹几何参数对节点几何修正系数Y的影响;多元回归分析拟合得到矩形钢管K型节点应力强度因子计算公式及其修正后的设计计算公式,并通过算例分析给出基于断裂力学的钢管节点剩余疲劳寿命评估方法。结果表明:有限元结果与试验结果比值均值为1.012,变异系数为0.034,两者最大差值仅为5.5%,表明有限元计算结果可靠;节点几何参数2γ、τ与Y呈正相关,θ与Y呈负相关,其原因主要在于节点相贯线处刚度和受拉荷载变化,改变了裂纹尖端应力场,从而影响了裂纹扩展速率,裂纹几何参数c/a与Y呈正相关,但影响不明显,a/t0与Y呈负相关;提出的应力强度因子计算公式与有限元计算结果吻合良好,且修正后用于设计的计算公式具有95%的可靠度;圆形钢管节点应力强度因子高于矩形钢管节点,平均提高24.9%,说明在相同荷载工况下,圆形钢管节点裂纹扩展速率更快,算例分析也进一步验证该结论,圆形钢管节点剩余疲劳寿命为2.1×105次,低于矩形钢管节点的剩余疲劳寿命2.3×105次。

多轴向BFRP方管桁架K型节点性能分析

由于纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,近年来在结构工程中得到了广泛的应用。在复合材料桁架中使用多轴向铺层型材可有效提高节点承载力、改善破坏形态,但目前相关研究仍停留在简单板板连接节点的层面。针对这一问题,根据方管桁架桥薄弱位置,采用数值模拟的方法,分析均匀布置、螺栓错配、周围布置3种螺栓排布方案下的K型节点性能,并通过试验对有限元结果进行验证。结果表明:K型节点螺栓群承荷不均匀现象明显,薄弱点位于拼接板与下弦杆连接处。螺栓错配能够有效改善螺栓群应力分配不均,增大第2排螺栓的传力比,从而提高节点的连接效率。周围布置虽然传力不均匀,但整体的连接效率和均匀布置接近,从节省材料和连接空间的角度来看,也是一种可选的节点布置方案。

考虑弯曲应力占比的矩形钢管K型节点疲劳评估

为提高S-N曲线法与断裂力学法等疲劳评估方法的准确性,探讨了矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的弯曲应力占比计算方法。首先建立了矩形钢管K型节点有限元模型并结合试验进行了验证,然后通过大量的参数分析得出了节点几何参数对弯曲应力占比的影响,最后通过多元非线性回归分析推导出弯曲应力占比的计算公式及考虑工程实际应用偏安全的修正公式,给出了基于断裂力学法的矩形钢管K型节点断裂评估算例。结果表明:建立的模型与试验值相比,弯曲应力占比平均值为1.051,均方差为0.167,两者最大差值仅为7.5%,说明建立的有限元模型可靠;提出的弯曲应力占比计算公式与有限元计算结果相比,其均值为1.073,均方差为0.055,变异系数为0.051,相对差值在10%之内,验证了拟合公式的可靠性;考虑实际工程偏安全应用,在99.73%的保证率下提出乘以0.93倍的安全系数对弯曲应力占比计算公式进行修正;当热点应力相近,弯曲应力占比降低39.3%时,疲劳寿命会降低10%,膜应力变大时会导致其裂纹尖端具有更大的应力强度因子而加快了裂纹扩展的速率。

平面KK型圆钢管相贯节点平面外受弯性能研究

对平面KK型圆钢管相贯节点在不同荷载形式(工况)下的平面外受弯性能进行研究。进行几何构造相同的两个节点试件在同向(KKBH-1)、反向(KKBH-2)平面外反复弯曲作用下的滞回试验。介绍节点试验的方案与测试原理,考察不同荷载形式下节点的受力性能和破坏模式。研究结果表明,无论哪种荷载形式,节点的破坏模式均为相贯线附近焊缝热影响区主管管壁冲剪破坏,节点均表现出较好的延性与抗震性能;节点更多是依赖主管管壁开裂后裂缝的扩散及塑性变形来耗能,尤其是对于KKBH-1试件;KKBH-1的屈服荷载与极限承载力均低于KKBH-2,但延性略强于KKBH-2。试验研究及应用有限元软件ABAQUS的分析均表明,不同的荷载形式对节点的受力性能影响较大,KKBH-1表现出节点承载力低于构件承载力的性能,而KKBH-2则相反。

空间KK型圆钢管相贯节点极限承载力非线性有限元分析

运用ANSYS软件对某体育场屋差结构中两个空间KK型圆钢管相贯节点进行了极限承载力的计算,描述了该节点在荷载作用下应力的发展、变化过程,并将分析结果与相关试验结果进行了比较。在此基础上,对该体育场空间KK型屋盖节点的设计提出了一些有益的建议。

用外加劲肋加固T型圆钢管节点的试验研究

T型圆钢管节点主管轴向刚度较大,径向刚度较小,当通过支管向主管传递轴向力时,往往因为主管节点处径向承载力不够而发生较大变形甚至破坏,造成对支管强度的浪费。本文提出用外加劲肋加固T型节点,材料和施工成本较低。通过3组不同支管主管外径比的T型圆钢管节点承载力对比试验的研究,结果表明:由于外加劲肋的支撑,加固后的节点塑性区域扩大,节点极限承载力和变形能力提高,但极限承载力和变形能力的增幅随支管与主管外径比的增大而降低。工程中应根据不同支管与主管外径比,合理选择加劲肋尺寸。

KT型相贯节点极限承载力非线性有限元分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行了非线性有限元分析,揭示了KT型相贯节点的受力性能.结果表明:随着支杆与弦杆直径比、腹杆与弦杆直径比、支杆与弦杆厚度比、腹杆与弦杆厚度比和弦杆径厚比的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式和腹杆轴向屈曲破坏2种破坏模式;支杆弦杆直径比和支杆弦杆厚度比的变化对节点极限承载力没有显著影响;与规范中平面K型相贯节点计算结果的比值在0.75左右.

圆钢管KY型相贯节点承载力性能研究

采用有限元数值分析方法,对东莞市塘厦体育中心钢屋盖相贯KY型节点的受力性能和破坏模式进行了研究,并将有限元计算与已有试验结果进行了比较。分析结果表明:节点极限承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,节点具有较大的安全储备,但节点区域受力复杂,应力集中比较明显,弦杆与腹杆相贯区域是节点的薄弱部位。KY型节点的破坏模式有四种:受拉腹杆端部连接焊缝断裂破坏;受压腹杆端部局部屈曲破坏;受拉腹杆端部焊缝断裂与受压腹杆端部局部屈曲联合破坏;弦杆管壁局部屈服破坏。

垫板加强K型圆钢管相贯节点力学性能的有限元分析

目的研究垫板加强K型相贯节点中垫板的加强效果,为此类节点的应用提供理论基础.方法采用非线性有限元分析软件ABAQUS对两个支管分别承受拉力和压力作用的60个垫板加强K型圆钢管相贯节点构件进行数值分析,考察了不同垫板参数下垫板加强K型圆钢管相贯节点力-位移的关系,研究垫板长度和宽度对K型相贯节点极限承载力的影响.结果在主管和支管之间设置加强垫板改善了普通K型相贯节点的传力路径,提高了节点的极限承载能力和延性;增加垫板的长度不能提高节点的承载能力,只要满足焊接要求取δ=0.5 d就可以.增加垫板的宽度对节点的承载力的影响也可以忽略不计.结论在K型相贯节点上设置加强垫板可以提高节点的承载力,改善节点的应力集中现象.

垫板加强T型圆钢管相贯节点抗弯承载力有限元分析

目的研究采用垫板加强措施后T型圆钢管相贯节点抗弯承载能力的提高效果,以及不同的垫板参数对节点加强效果的影响,为该类节点的应用提供理论基础.方法利用有限元分析软件ABAQUS对承受弯矩作用的垫板加强T型圆钢管相贯节点进行弹塑性分析,研究垫板几何参数对垫板加强T型圆钢管相贯节点的弯矩-转角曲线的影响.结果λ在0.1～4.0变化时,对节点抗弯承载力的影响较大;Δ大于0.5倍的支管直径时,垫板长度的变化对节点极限抗弯承载力的影响可以忽略不计.垫板宽度对节点抗弯承载力略有影响,综合考虑取α=90°为宜.结论在普通相贯节点上设置垫板可以改善节点处的应力集中现象,提高节点的抗弯承载力.